Prosty prostownik z automatyką do akumulatorów samochodowych

Prosty prostownik to pierwszy projekt w nowym dziale Zrób to sam – DIY. Urządzenie powstało kilka lat temu, w 2006 roku. Wykorzystałem rzeczy, które miałem pod ręką, więc koszt wykonania był znikomy. Niektóre elementy pochodzą wprost ze śmietnika :). Sezon zimowy jeszcze daleko przed nami, ale może już teraz warto gromadzić elementy niezbędne do budowy, ja wykorzystałem:

• transformator TS70/5 z radia Amator2, poniżej opis przewinięcia uzwojeń;
• obudowę z serii Z, którą zakupiłem z myślą o innym prostowniku, ale zbudowane urządzenie nie spełniało oczekiwać, stąd płyta czołowa z laminatu;
• wentylator pochodzi z bardzo starego zasilacza AT, jest rewelacyjny – cichy a zarazem wydajny;
• amperomierz również leżał w moich zapasach, pochodzi z nieudanego projektu prostownika;
• zaciski do elektrod akumulatora to żabki nie związane z elektryką, pochodzą z lat ’80, znalazłem je w piwnicy;
• kabel zasilający – odcięty z jakiegoś urządzenia kuchennego leżącego obok śmietnika;
• grube kable podłączane do akumulatora pochodzą z instalacji elektrycznej Golfa I z ’78 roku;
• pozostałe elementy zostały wylutowane z niesprawnego sprzętu RTV, który miał skończyć w śmieciach;
• bezpośrednio do prostownika kupiłem w sklepie: mostek prostowniczy, złączki oczkowe i wsuwane.

Transformator

Budowę zacząłem od przewinięcia uzwojeń wtórnych 70 watowego transformatora. Pierwotnie dawał on napięcie 27V, więc uzwojenie zostało odwinięte, drut nawojowy wyprostowany, złożony równo w pół i z powrotem nawinięty na rdzeń transformatora, tu warto policzyć sobie zwoje. Dało to napięcie około 13V – jak się później okazało, idealne do ładowania akumulatorów.

Taką samą ilością zwojów trzeba jeszcze nawinąć pomocnicze uzwojenie, do zasilania układów: odpowiedzialnego za automatyzację ładowania, woltomierz pseudoanalogowy i termostat załączający wentylator. Ja wykorzystałem drut ze starej cewki.

Automat ładowania

Schemat układu pochodzi ze starego numeru Elektroniki dla Wszystkich. Jest to dyskryminator okienkowy, zrealizowany na dwóch wzmacniaczach operacyjnych. W skrócie – układ załączy przekaźnik (pochodzący z Forda Escorta), gdy napięcie na akumulatorze będzie wyższe niż 9V i wyłączy go, gdy osiągnie 15V (akumulator naładowany).

Układ jest sterowany przełącznikiem 3 pozycyjnym umieszczonym na płycie czołowej, jego funkcje to:

• pozycja Ładowanie ciągłe – układ jest oszukiwany i na jego wejście zamiast napięcia akumulatora, na stałe jest podane napięcie 12V – dzięki temu na zaciski wyjściowe na stałe podawany jest prąd;
• pozycja Ładowanie wyłączone – brak prądu ładującego – można zmierzyć rzeczywiste napięcie akumulatora;
• pozycja Ładowanie automatyczne – układ mierzy napięcie akumulatora i na jego podstawie wyłącza ładowanie (poniżej 9V i powyżej 15V) lub włącza (napięcie akumulatora z zakresu 9-15V)

Szczegóły montażu układu jak i umiejscowienia w obudowie znajdują się na poniższych zdjęciach:

Woltomierz pseudoanalogowy

Układ woltomierza zbudowałem w oparciu o bardzo stary scalak  UAA180, zdemontowany z przepływomierza montowanego w Trabancie. Jest to typowe zastosowanie wzięte z noty aplikacyjnej. Układ mierzy napięcie akumulatora od 10V do 15,5V z krokiem 0,5V.

Termostat sterujący wentylatorem

Układ inspirowany projektem ze starego numeru Praktycznego Elektronika. Wzmacniacz operacyjny pracuje jako komparator, czujnikiem są cztery połączone szeregowo diody 1N4148 – wraz ze wzrostem temperatury maleje ich napięcie przewodzenia. Zostały one wsadzone do koszulki termokurczliwej i zamontowane na radiatorze mostka prostowniczego. Histereza wynosi kilka stopni Celsjusza. Temperaturę załączenia wiatraka ustawia się potencjometrem, ja ustaliłem wartość ok. 40°C – wiatrak załącza się bardzo rzadko. Termostat znajduje się na wspólnej płytce drukowanej z woltomierzem, szczegóły na poniższych zdjęciach:

Montaż całości

Jak wspomniałem wcześniej, obudowa jest po przejściach, stąd kilka nadmiarowych otworów. Przy pomocy kartki w kratkę zrobiłem szablon i nawierciłem dziurki wentylacyjne pod transformatorem, na tylnej ściance i na górze, gdzie przykręcony jest wentylator.

Obwód ładowania, czyli uzwojenie transformatora, mostek prostowniczy, przekaźnik, zaciski laboratoryjne na płycie czołowej i kable z krokodylkami zacisków akumulatora muszą być wykonane naprawdę solidnie – nawet niewielkie spadki napięć będą powodowały spadek prądu ładowania. Punkty zaciśnięcia konektorków z kablami warto dodatkowo zalutować dla pewniejszego połączenia. Więcej szczegółów można odnaleźć na fotkach:

Rozmieszczenie transformatora i modułów wewnątrz obudowy:

Podsumowanie

Prostownik świetnie sprawdza się w praktyce. Prąd początkowy ładowania zależy od kondycji akumulatora, jego pojemności i stopnia rozładowania. Ogólnie zawiera się w zakresie 3-6 Amper. Ładując trybem automatycznym cykliczne, coraz szybsze klikanie przekaźnika oznacza koniec ładowania, a akumulator może być podłączony do prostownika praktycznie dowolnie długo.

W przypadku bardzo mocno rozładowanych akumulatorów może okazać się niemożliwe ładowanie w trybie automatycznych, gdy napięcie będzie niższe niż 9V. Przełączenie w tryb ciągły może spowodować przeciążenie i spalenie mostka prostowniczego a nawet transformatora. Można sobie poradzić w sposób następujący – włączyć tryb ciągły, a dodatni krokodylek dołączyć za pośrednictwem (szeregowo) np. żarówki świateł mijania do dodatniego kołka akumulatora – spowoduje to ograniczenie prądu ładowania. Po godzinie można podłączyć już prostownik normalnie i ustawić tryb automatyczny.

Projekt opublikowałem również jakiś czas temu na portalu elektroda.pl. Kilka osób wykonało układ i są z niego zadowoleni – jeśli więc potrzebujecie prostownik, myślę, że warto zainteresować się tym układem. W razie pytań – służę pomocą. Na stronie można znaleźć nieco prostszy układ, również z automatycznym wyłączaniem: Automatyczny prostownik DIY.

Dodatkowy bonus: pełna dokumentacja ze szczegółowym opisem, schematami i lustrzane odbicie płytek drukowanych – idealne do metody „żelazkowej” oraz płyta czołowa zrobiona w Corelu 9:

>> POBIERZ Dokumentacja <<

>> POBIERZ Płytki drukowane <<

>> POBIERZ Płyta czołowa w Corelu <<